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高中 | 第2节 DNA的结构题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二 遗传与进化
第三章 基因的本质
第2节 DNA的结构
学习以下材料,回答($\rm 1$)~($\rm 5$)题。
$\rm DNA$复制的拼图游戏:冈崎片段背后的科学传奇
$\rm 1953$年,沃森和克里克在《自然》杂志上刊载论文,揭示了$\rm DNA$双螺旋结构的奥秘。很快,他们发表了第二篇论文,提出了$\rm DNA$半保留复制假说。教科书这样描述复制过程:解旋酶将$\rm DNA$双螺旋的两条链解开,$\rm DNA$聚合酶等以解开的每一条链为模板,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链。这个模型存在一个致命漏洞$\rm —DNA$聚合酶只能从$\rm 5$'向$\rm 3$'方向延伸子链,这意味着必有一条链无法连续复制。
当时主流学界选择忽视这个矛盾,而冈崎令治和冈崎恒子夫妇决定直面这个问题。$\rm 1966$年,他们提出$\rm DNA$半不连续复制假说:$\rm DNA$复制形成互补子链时,一条子链是连续形成的,而另一条子链不连续即先形成短链片段(如图$\rm 1$)。
为验证这一假说,冈崎进行了如下实验:让$\rm T4$噬菌体在$\rm 20^\circ\rm C$时侵染大肠杆菌$\rm 70\;\rm min$后,将同位素$\rm ^{3}H$标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,在$\rm 2\;\rm s$、$\rm 7\;\rm s$、$\rm 15\;\rm s$、$\rm 30\;\rm s$、$\rm 60\;\rm s$、$\rm 120\;\rm s$后,分离$\rm T4$噬菌体$\rm DNA$;接下来,通过加热使$\rm DNA$分子变性、全部解旋,再进行密度梯度离心,以$\rm DNA$单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近),并检测相应位置$\rm DNA$单链片段的放射性,实验结果如图$\rm 2$。
通过对结果进行分析,人们认识到$\rm DNA$的复制并不总是连续的。令人震惊的是,最初出现的短链随时间推移竟连接成了完整长链。那么,这些$\rm 1000-2000$个碱基长度的片段是如何完成连接的呢?为锁定关键酶类,团队找到了一种特殊的大肠杆菌突变体$\rm ——$这些菌株的$\rm DNA$连接酶会在高温下失活。当培养温度升高时,显微镜下的细菌开始囤积无法连接的$\rm DNA$碎片(后被称为冈崎片段),如同被按下暂停键的流水线。这一结果说明:$\rm DNA$连接酶可以将冈崎片段间的缺口连接,并最终形成一条完整的新长链。
$\rm DNA$是以 的方式边解旋边复制的,复制需要的酶包括 等,需要的原料是 。
$\rm DNA$是以半保留的方式边解旋边复制的,复制需要的酶包括解旋酶(将$\rm DNA$双螺旋的两条链解开)、$\rm DNA$聚合酶(以解开的每一条链为模板,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链)等,需要的原料是$\rm 4$种脱氧核苷酸。
冈崎假说提出的理论基础是:从分子结构上看,$\rm DNA$两条链的方向 。$\rm DNA$复制时,两条子链延伸的方向均为 。
$\rm DNA$的两条链是反向平行的。因为$\rm DNA$聚合酶只能从$\rm 5$'向$\rm 3$'方向延伸子链,故$\rm DNA$复制时,两条子链延伸的方向均为$\rm 5$'$\rm →3$'。
以$\rm ^{3}H$标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,最终子代噬菌体 (全部有$\rm /$部分有$\rm /$无)放射性分布。
以$\rm ^{3}H$标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收,为噬菌体$\rm DNA$复制提供原料,所以在噬菌体$\rm DNA$中均能检测到放射性。
图$\rm 2$中,与$\rm 60$秒结果相比,$\rm 120$秒结果中短链片段减少的原因是 。为冈崎假说提供有力证据的实验结果是 。
短链片段连接形成长片段$;$
实验时间内,细胞中均能检测到较多的短链片段
"]]图$\rm 2$中:与$\rm 60$秒结果相比,$\rm 120$秒时有些短链片段连接成长链片段,所以短链片段减少了。 冈崎片段假说是指$\rm DNA$复制形成互补子链时,一条子链是连续形成,另一条子链不连续即先形成短链片段,该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段。
根据文章内容分析,$\rm DNA$连接酶的功能是:
通过磷酸酯键将相邻的$\\rm DNA$片段连接
"]]分析题意可知,$\rm DNA$连接酶可以将冈崎片段间的缺口连接,并最终形成一条完整的新长链,由此可知$\rm DNA$连接酶的功能是通过磷酸酯键将相邻的$\rm DNA$片段连接。
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